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中国科研团队开发的电磁等离子体推进器可与传统喷气式发动机相媲美

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CDer:001110880
发表于 2020-05-22 11:16 超大游击队员 | 显示全部楼层 |阅读模式

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据外媒New Atlas报道,一个中国科研团队展示了一种微波等离子体推进器的原型,在实验室条件下,能够在地球大气层中工作,并产生推力,其效率可与现代客机上的喷气式发动机相媲美。等离子推进器已经在航天器上使用氙气等离子体作为太阳电运动的一种手段,但这种东西在地球大气层中没有用处,因为加速的氙气离子会因与空气摩擦而失去大部分推力。更不用说,它们首先只能产生少量的推力。

这种新设计由武汉大学工业科学研究院的一个团队构思并制造,只使用空气和电力,似乎能产生令人印象深刻的推力,可能会被用于于电动飞机等相关领域。该装置的工作原理是通过电离空气产生低温等离子体,通过空气压缩机将其吹到管子上。等离子体在管子上升的过程中,会被强大的微波击中,使等离子体中的离子剧烈摇晃,使其与其他非离子化的原子相撞,并使等离子体的温度和压力大大增加。这种温度和压力在管子上产生了巨大的推力。

秘密的一部分是在扁平化的波导上,微波是通过它发射的。由一个1kW、2.45Gh的磁控管产生的微波,在接近等离子体管时,微波被送入波导,被压缩到一半的高度。这样做是为了增强其电场强度,并尽可能多地给等离子体传递热量和压力。

研究人员注意到,在保持压缩机的气流稳定的情况下,当微波功率增加时,管内的火焰射流似乎会延长。他们开始尝试测量产生了多少推力,但事实证明这很困难,因为千度的等离子体射流会破坏普通的气压计。

相反,他们决定将一个空心钢球放在管子的顶部,在管子的顶部装入较小的钢珠以改变其重量。在一定的重量下,推力会抵消拉着钢珠的引力,并开始将其从管子上抬起,使其移动和跳跃,研究人员利用这些测量结果,减去空气压缩机的推力,计算出他们的新的等离子体推进器的推力有多大。

他们在一定的功率和空气流量范围内进行了测试,尽管测量技术有些笨拙,但他们发现推进推力与微波功率和空气流量之间存在线性关系。从能效层面来看,其推力为11N(400W、每小时空气流量1.45 立方米),这意味着其推力效率为28 N / kW 。假设其性能是线性增长的,那团队预估特斯拉 Model S 的电池可输出 310 kW 的功率(换算成推力就是 8500 N)。

通过比较,空客E-Fan电动飞机使用了一对30千瓦的电动管道式风扇,合起来能产生1500N的推力。这意味着推力效率为25N/kW,与该实验室组装的第一架原型机相比,推力效率并不高。研究人员说,这个推力效率已经 "可以与商业飞机喷气式发动机的推力效率相媲美。"

研究人员表示,他们正在努力抛弃钢球测试方法,换上更可靠、更准确的东西,同时也在努力提高设计的效率。不过,在电动飞机推进中,这种新的等离子体推进器的想法看起来确实很有希望,但有几个重要的注意事项。

首先,作为电动垂直起降飞机上的螺旋桨或涵道式风扇的替代品,无论它有多安静,如果等离子体在千度的温度下出现,它都不会有太大的影响。其次,正如Ars Technica的一篇分析文章所指出的,"空气流量是全尺寸发动机的1/15000左右。推力也必须扩大约四个数量级(意味着功率也会扩大)。用四个数量级以上的线性趋势来推断推力的线性趋势,是让人对生活失望的好办法。"

另外,不管出于什么原因,数据点并没有显示出测试平台似乎允许的最高空速下的最高微波功率水平,这表明实验室里的事情可能已经开始变得很奇怪了。最后,即使在给定的能量输入量下,它比普通的老式空客发动机更高效,但事实是,在给定的重量下,航空燃料所携带的能量比电池的能量要多得多,电机效率的提高几乎是杯水车薪。

尽管如此,这是一个有趣而新颖的等离子推进器设计。如果事实证明它的可扩展性和效率能达到对飞机友好的水平,它将为零排放电动航空的新兴领域做出真正的贡献。
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CDer:001110880
 楼主| 发表于 2020-05-22 11:16 超大游击队员 | 显示全部楼层
https://m.toutiaocdn.com/i6823656917647229454/?app=news_article&timestamp=1590117408&use_new_style=0&req_id=2020052211164701013107515738009B58&group_id=6823656917647229454
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CDer:000323837
发表于 2020-05-22 14:21 | 显示全部楼层
很有意思。。。
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CDer:001120666
发表于 2020-05-22 14:38 超大游击队员 | 显示全部楼层
让白皮猪不再吃猪饲料,改吃土共身后的土
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CDer:000008571
发表于 2020-05-22 16:17 超大游击队员 | 显示全部楼层
用在无人机上行不?
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CDer:000022287
发表于 2020-05-22 17:43 超大游击队员 | 显示全部楼层

Re.中国科研团队开发的电磁等离子体推进器可与传统喷气式发动机相媲美

强大的电力哪里来
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CDer:001077715
发表于 2020-05-22 20:23 | 显示全部楼层
关键是电力哪里来。能量转换效率太低
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CDer:001059315
发表于 2020-05-22 21:07 | 显示全部楼层

RE: 中国科研团队开发的电磁等离子体推进器可与传统喷气式发动机相媲美

气温 发表于 2020-05-22 20:23
关键是电力哪里来。能量转换效率太低

这个类似的思路更早的欧空局提出过,当时的目的是让低轨道的卫星速度降低后,进入大气层高层吸收空气、利用太阳能电池板提供的电力实现空气的等离子体电离和加速、推进,实现卫星的加速,提高在轨使用时间。
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CDer:000088239
发表于 2020-05-22 21:52 | 显示全部楼层

RE: 中国科研团队开发的电磁等离子体推进器可与传统喷气式发动机相媲美

天龙八部 发表于 2020-05-22 16:17
用在无人机上行不?

无人机是电池驱动旋翼

这个是要喷射 等离子体的
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CDer:001097058
发表于 2020-05-22 22:43 | 显示全部楼层
多研究,多试验。
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CDer:001120139
发表于 2020-05-22 23:22 超大游击队员 | 显示全部楼层
这种具备突破式特点的科技,还是隐蔽点好……何必到处嚷嚷给老外灵感呢?
我不是说楼主你哈,你既然能看到并转发,那就是已经嚷嚷开了……
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CDer:000088239
发表于 2020-05-22 23:26 | 显示全部楼层

RE: 中国科研团队开发的电磁等离子体推进器可与传统喷气式发动机相媲美

没参军的军迷 发表于 2020-05-22 23:22
这种具备突破式特点的科技,还是隐蔽点好……何必到处嚷嚷给老外灵感呢?
我不是说楼主你哈,你既然能看到 ...

这还用保密啊 各国研究了不少年了
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CDer:001120139
发表于 2020-05-22 23:42 超大游击队员 | 显示全部楼层
bjnr 发表于 2020-05-22 23:26
这还用保密啊 各国研究了不少年了

你研究你的,我研究我的……说个难听点的,我看你的行,你别看我的……
这玩意是颠覆性的东西,还是谨慎些好。
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CDer:000256735
发表于 2020-05-24 00:24 超大游击队员 | 显示全部楼层
没参军的军迷 发表于 2020-05-22 23:42
你研究你的,我研究我的……说个难听点的,我看你的行,你别看我的……
这玩意是颠覆性的东西,还是谨慎 ...

我比较同意你的观点
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CDer:001091746
发表于 2020-05-24 17:11 超大游击队员 | 显示全部楼层
这技术和现在的我扇发动机结合是不是可以提高推力?
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CDer:001072445
发表于 2020-05-24 21:43 | 显示全部楼层

RE: 中国科研团队开发的电磁等离子体推进器可与传统喷气式发动机相媲美

123456921 发表于 2020-05-24 17:11
这技术和现在的我扇发动机结合是不是可以提高推力?

这个原理需要用到巨量的电力~  如何保证发动机的电力供应是个难题~
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CDer:001072445
发表于 2020-05-24 21:44 | 显示全部楼层

RE: 中国科研团队开发的电磁等离子体推进器可与传统喷气式发动机相媲美

天外新村 发表于 2020-05-22 21:07
这个类似的思路更早的欧空局提出过,当时的目的是让低轨道的卫星速度降低后,进入大气层高层吸收空气、利 ...

这让我不由自主的在脑海里浮现出了一幅漫天都是亚轨道卫星到处乱窜的画面~
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